PD Dr. Katrin Hurle

Lehrstuhl für Mineralogie

Wissenschaftliche Mitarbeitende

Adresse

Schlossgarten 591054 Erlangen

Kontakt

E-Mail: katrin.hurle@fau.de

Forschungsschwerpunkte

Charakterisierung von apatit- und brushitbildenden Calciumphosphatzementen modifiziert mit medizinischen Wirkstoffen (Antibiotika, Bisphosphonate) für die Anwendung als pharmakologisch aktiver Knochenersatzstoff
Substitutionsmechanismen von Dotierungselementen (Cu²⁺, Li⁺, Zn²⁺…) in Calciumphosphat-Phasen sowie deren Einfluss auf das Hydratationsverhalten von Calciumphosphatzementen
Charakterisierung von Brushitzementen optimiert für den 3D-Druck
Einfluss organischer Additive (Phytinsäure, Polyethylenglykol…) auf das Hydratationsverhalten von Calciumphosphatzementen
Quantitative XRD-Analyse von Lithiumsilikat-Glaskeramiken und ZrO2-Keramiken für die Anwendung als Zahnersatz

Methoden

Quantitative Röntgenbeugungsanalyse mittels Rietveld-Verfeinerung und G-Faktor-Methode (externe Standardmethode); Verfeinerung anisotroper Kristallitgrößen
I-Meter (automatischer Gillmore-Nadelapparat) zur Bestimmung der Härteentwicklung von Zementen
Quantitative in-situ XRD, Wärmeflusskalorimetrie und in-situ 1H-TD-NMR zur detaillierten Charakterisierung von Hydratationsreaktionen im Zement
Bestimmung von spezifischer Oberfläche und Partikelgrößenverteilung mittels BET und Lasergranulometrie

Projekte seit 2020

Wechselwirkungsmechanismen von medizinischen Wirkstoffen mit Calciumphosphatzementen für die Anwendung als pharmakologisch aktiver Knochenersatzstoff

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: seit 1. Juli 2022
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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3D-Druck von Li-Brushit/Seidenfibroin-Nanokompositen zur Knochenregeneration

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 1. April 2022 - 31. März 2024
Mittelgeber: Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
Abstract
Knochendefekte resultierend aus Traumata, Tumorentfernungen oder Knocheninfektionen stellen eine große gesellschaftliche Herausforderung dar, verstärkt durch den steigenden Anteil älterer Patient/innen aufgrund der stetig zunehmenden Lebenserwartung. Die möglichst effektive Behandlung derartiger Knochendefekte zur Verbesserung der Lebensqualität der Betroffenen ist daher von hoher Relevanz. Trotz der beeindruckenden Fortschritte in der Entwicklung synthetischer Materialien zur Knochenregeneration bleiben einige klinische Probleme nach wie vor ungelöst. Ziel des beantragten Forschungsprojekts ist daher die Entwicklung von 3D-gedruckten Nanokompositen bestehendaus Brushitzement und Seidenfibroin (SF), welche hohes Potential zur Erfüllung der strukturellen und biologischen Anforderungen des menschlichen Knochens und damit zur Knochenregeneration aufweisen.
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Dentale Glaskeramiken im System SiO2 - Li2O - ZrO2 mit verbesserter Lebensdauer: Mechanismen der Kristallisation und Widerstand gegenüber langsamen Risswachstum

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
Titel des Gesamtprojektes: Dentale Glaskeramiken im System SiO2 - Li2O - ZrO2
Laufzeit: seit 1. Oktober 2021
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Abstract
Materialklassen, die den natürlichen Zähnen ähneln, wie polykristalline Keramiken, Glaskeramiken und Keramik-Methacrylat-Komposite werden seit einiger Zeit für den Zahnersatz bevorzugt. Das erste kommerzielle Produkt basierte auf einem nicht-stöchiometrischen Mehrkomponentensystem SiO2-Li2O-Al2O3-K2O-P2O5-ZrO2-ZnO, das vorkristallisiert und anschließend aufgeschmolzen und in eine Form aus feuerfestem Material gespritzt wurden. Die resultierende Glaskeramik erreichte einen Kristallisationsgrad von ~70 Vol.-% mit länglichen Li2Si2O5-Kristalliten und weist sehr gute mechanische Eigenschaften auf.Der Forschungsansatz ermöglicht es, Beziehungen zwischen den mechanischen Eigenschaften, der Zusammensetzung und der Mikrostruktur, entweder in der Glaskeramik oder im Restglas zu ermitteln. Dazu wird der Einflusss des SiO2/Li2O-Molverhältnisses auf das Kristallisationsverhalten von Li2SiO3- und Li2Si2O5-Phasen analysiert und der Effekt der ZrO2-Zugabe bei konstantem SiO2/Li2O-Verhältnissen auf Kristallisationskinetik und Netzwerkstruktur des Restglases untersucht.
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Publikationen

Konrad JK., Rudnik J., Pöppler AC., Hurle K., Gbureck U.:
Interaction mechanisms between antibiotics and calcium phosphate cements as pharmacologically active bone graft substitutes
In: Acta Biomaterialia (2025)
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2025.08.051
Raczka T., Groppe P., Hurle K., Moritz M., Papp C., Mandel K., Wintzheimer S.:
Thermite Reactions within Liquid Gallium/Iron Oxide Supraparticles Triggered Via Induction Heating
In: ACS Applied Nano Materials (2025)
ISSN: 2574-0970
DOI: 10.1021/acsanm.5c01171

Bagci C., Bastan FE., Nawaz Q., Hurle K., de Ligny D., Boccaccini AR.:
Effects of silicon nitride (Si3N4) incorporation on physicochemical, bioactivity and antibacterial properties of 45S5 bioactive glass
In: Ceramics International 50 (2024), S. 50200-50212
ISSN: 0272-8842
DOI: 10.1016/j.ceramint.2024.09.367
Choudhary R., Indurkar A., Rubenis K., Grava A., Dubnika A., Hurle K., Locs J.:
Ultrafast and Reproducible Synthesis of Tailor-Made Octacalcium Phosphate
In: ACS Omega (2024)
ISSN: 2470-1343
DOI: 10.1021/acsomega.4c01436
Lohbauer U., Fabris DCN., Lubauer J., Abdelmaseh S., Cicconi MR., Hurle K., de Ligny D., Götz-Neunhoeffer F., Belli R.:
Glass science behind lithium silicate glass-ceramics
In: Dental Materials (2024)
ISSN: 0109-5641
DOI: 10.1016/j.dental.2024.03.006
Luthardt L., Raczka T., Hurle K., Müssig S., Mandel K.:
Customizable Induction Heating Profiles: from Tailored Colloidally Stable Nanoparticles Toward Multi-Stage Heatable Supraparticles
In: Advanced Functional Materials (2024), Art.Nr.: 2412296
ISSN: 1616-301X
DOI: 10.1002/adfm.202412296
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202412296
Pereira RM., Belli R., Lohbauer U., Hurle K., Campos TMB., Thim GP.:
Fatigue strength of bilayer yttria-stabilized zirconia after low-temperature degradation
In: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 160 (2024), Art.Nr.: 106725
ISSN: 1751-6161
DOI: 10.1016/j.jmbbm.2024.106725
Späth K., Nawaz Q., Schilling T., Götz-Neunhoeffer F., Detsch R., Boccaccini AR., Hurle K.:
New Insights Into Application Relevant Properties of Cu2+-Doped Brushite Cements
In: Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials 112 (2024), Art.Nr.: e35479
ISSN: 1552-4973
DOI: 10.1002/jbm.b.35479
Wolf A., Sauer J., Hurle K., Müssig S., Mandel K.:
Magnetic Supraparticles Capable of Recording High‐Temperature Events
In: Advanced Functional Materials (2024)
ISSN: 1616-301X
DOI: 10.1002/adfm.202316212

Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
Mineralogical characterization of calcium phosphate cements for clinical needs
In: J. Miguel Oliveira, Rui L. Reis, Sandra Pina (Hrsg.): Multiscale Cell-Biomaterials Interplay in Musculoskeletal Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Elsevier, 2023, S. 199-217
ISBN: 9780323918213
DOI: 10.1016/B978-0-323-91821-3.00005-0
López Correa M., Teichert S., Ragazzola F., Cazorla Vázquez S., Engel F., Hurle K., Mazzoli C., Kuklinski P., Raiteri G., Lombardi C.:
Structural and geochemical assessment of the coralline alga Tethysphytum antarcticum from Terra Nova Bay, Ross Sea, Antarctica
In: Minerals 13 (2023)
ISSN: 2075-163X
DOI: 10.3390/min13020215
Nawaz Q., Pantulap U., Hurle K., Luo N., Grasso S., Boccaccini AR.:
Cold hydrostatic sintering of 45S5 bioactive glass
In: European Journal of Materials 3 (2023), S. 1-10
ISSN: 2688-9277
DOI: 10.1080/26889277.2023.2166876
Späth K., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
The effect of Cu2+ doping in β-tricalcium phosphate on the hydration mechanism of a brushite cement
In: Materials Today Chemistry 27 (2023), Art.Nr.: 101288
ISSN: 2468-5194
DOI: 10.1016/j.mtchem.2022.101288
Weichhold J., Pfeiffle M., Kade JC., Hurle K., Gbureck U.:
Aqueous Calcium Phosphate Cement Inks for 3D Printing
In: Advanced Engineering Materials (2023)
ISSN: 1438-1656
DOI: 10.1002/adem.202300789

Friedrich B., Lyer S., Janko C., Unterweger H., Brox R., Cunningham S., Dutz S., Taccardi N., Bikker FJ., Hurle K., Sebald H., Lenz M., Spiecker E., Fester L., Hackstein H., Strauss R., Boccaccini AR., Bogdan C., Alexiou C., Tietze R.:
Scavenging of bacteria or bacterial products by magnetic particles functionalized with a broad-spectrum pathogen recognition receptor motif offers diagnostic and therapeutic applications
In: Acta Biomaterialia 141 (2022), S. 418-428
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2022.01.001
Hurle K., Lubauer J., Belli R., Lohbauer U.:
On the assignment of quartz-like LiAlSi2O6 - SiO2 solid solutions in dental lithium silicate glass-ceramics: Virgilite, high quartz, low quartz or stuffed quartz derivatives?
In: Dental Materials (2022)
ISSN: 0109-5641
DOI: 10.1016/j.dental.2022.07.009
Hurle K., Maia FR., Ribeiro VP., Pina S., Oliveira JM., Götz-Neunhoeffer F., Reis RL.:
Osteogenic lithium-doped brushite cements for bone regeneration
In: Bioactive Materials (2022)
ISSN: 2452-199X
DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.12.025
Hurle K., Weichhold J., Götz-Neunhoeffer F., Gbureck U.:
CONTROLLED ACTIVATION OF PREFABRICATED A-TRICALCIUM PHOSPHATE CEMENT PASTES STABILIZED BY SODIUM PYROPHOSPHATE
In: TISSUE ENGINEERING PART A, NEW ROCHELLE: 2022
Lubauer J., Belli R., Peterlik H., Hurle K., Lohbauer U.:
Grasping the Lithium hype: Insights into modern dental Lithium Silicate glass-ceramics
In: Dental Materials 38 (2022), S. 318-332
ISSN: 0109-5641
DOI: 10.1016/j.dental.2021.12.013
Wallis D., Harris J., Böhm C., Wang D., Zavattieri P., Feldner P., Merle B., Pipich V., Hurle K., Leupold S., Hansen LN., Marin F., Wolf S.:
Erratum: Progressive changes in crystallographic textures of biominerals generate functionally graded ceramics (Mater. Adv. (2022) DOI: 10.1039/d1ma01031j)
In: Materials Advances 3 (2022), S. 2598-
ISSN: 2633-5409
DOI: 10.1039/d2ma90020c
Weichhold J., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K., Gbureck U.:
Pyrophosphate ions inhibit calcium phosphate cement reaction and enable storage of premixed pastes with a controlled activation by orthophosphate addition
In: Ceramics International 48 (2022), S. 15390-15404
ISSN: 0272-8842
DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.02.073

Belli R., Hurle K., Schürrlein J., Petschelt A., Werbach K., Peterlik H., Rabe T., Mieller B., Lohbauer U.:
Relationships between fracture toughness, Y2O3 fraction and phases content in modern dental Yttria-doped zirconias
In: Journal of the European Ceramic Society 41 (2021), S. 7771-7782
ISSN: 0955-2219
DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2021.08.003
Contreras Jaimes AT., de Pablos-Martín A., Hurle K., Martins de Souza e Silva J., Berthold L., Kittel T., Boccaccini AR., Brauer DS.:
Deepening our understanding of bioactive glass crystallization using TEM and 3D nano-CT
In: Journal of the European Ceramic Society (2021)
ISSN: 0955-2219
DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2021.02.051
Hurle K., Oliveira JM., Reis RL., Pina S., Götz-Neunhoeffer F.:
Ion-doped Brushite Cements for Bone Regeneration
In: Acta Biomaterialia (2021)
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2021.01.004
Lubauer J., Belli R., Petschelt A., Cicconi MR., Hurle K., Lohbauer U.:
Concurrent kinetics of crystallization and toughening in multicomponent biomedical SiO2-Li2O-P2O5-ZrO2 glass-ceramics
In: Journal of Non-Crystalline Solids 554 (2021), Art.Nr.: 120607
ISSN: 0022-3093
DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2020.120607
Lubauer J., Hurle K., Cicconi MR., Petschelt A., Peterlik H., Lohbauer U., Belli R.:
Toughening by revitrification of Li2SiO3 crystals in Obsidian® dental glass-ceramic
In: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 124 (2021), Art.Nr.: 104739
ISSN: 1751-6161
DOI: 10.1016/j.jmbbm.2021.104739
Maqbool M., Nawaz Q., Ur Rehman MA., Cresswell M., Jackson P., Hurle K., Detsch R., Goldmann W., Shah AT., Boccaccini AR.:
Synthesis, characterization, antibacterial properties, and in vitro studies of selenium and strontium co-substituted hydroxyapatite
In: International Journal of Molecular Sciences 22 (2021), Art.Nr.: 4246
ISSN: 1422-0067
DOI: 10.3390/ijms22084246
Nawaz Q., De Pablos-Martin A., Berthold L., De Souza E Silva JM., Hurle K., Boccaccini AR.:
Mapping the elemental and crystalline phase distribution in Cu2+ doped 45S5 bioactive glass upon crystallization
In: CrystEngComm (2021)
ISSN: 1466-8033
DOI: 10.1039/d1ce01160j
Wallis D., Harris J., Böhm C., Wang D., Zavattieri P., Feldner P., Merle B., Pipich V., Hurle K., Leupold S., Hansen LN., Marin F., Wolf S.:
Progressive changes in crystallographic textures of biominerals generate functionally graded ceramics
In: Materials Advances (2021)
ISSN: 2633-5409
DOI: 10.1039/d1ma01031j

Kirsten J., Belli R., Wendler M., Petschelt A., Hurle K., Lohbauer U.:
Crack growth rates in lithium disilicates with bulk (mis)alignment of the Li2Si2O5 phase in the [001] direction
In: Journal of Non-Crystalline Solids 532 (2020), Art.Nr.: 119877
ISSN: 0022-3093
DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.119877
Myszka B., Schodder P., Leupold S., Barr M., Hurle K., Schüßler M., Demmert B., Biggemann J., Fey T., Boccaccini AR., Wolf S.:
Shape Matters: Crystal Morphology and Surface Topography Alter Bioactivity of Bioceramics in Simulated Body Fluid
In: Advanced Engineering Materials (2020)
ISSN: 1438-1656
DOI: 10.1002/adem.202000044
Nawaz Q., de Pablos-Martín A., Martins de Souza e Silva J., Berthold L., Hurle K., Contreras Jaimes AT., Sitarz M., Brauer DS., Boccaccini AR.:
Crystallization study of sol–gel derived 13-93 bioactive glass powder
In: Journal of the European Ceramic Society (2020)
ISSN: 0955-2219
DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.09.052
Nawaz Q., de Pablos-Martín A., Martins de Souza e Silva J., Hurle K., Jaimes AT., Brauer DS., Boccaccini AR.:
New insights into the crystallization process of sol-gel–derived 45S5 bioactive glass
In: Journal of the American Ceramic Society (2020)
ISSN: 1551-2916
DOI: 10.1111/jace.17124
Späth K., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
Cu2+ doped β-tricalcium phosphate: Solid solution limit and crystallographic characterization by rietveld refinement
In: Journal of Solid State Chemistry 285 (2020), Art.Nr.: 121225
ISSN: 0022-4596
DOI: 10.1016/j.jssc.2020.121225

Belli R., Lohbauer U., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
Crack-healing during two-stage crystallization of biomedical lithium (di)silicate glass-ceramics
In: Dental Materials (2019)
ISSN: 0109-5641
DOI: 10.1016/j.dental.2019.05.013
Hurle K., Belli R., Götz-Neunhoeffer F., Lohbauer U.:
Phase characterization of lithium silicate biomedical glass-ceramics produced by two-stage crystallization
In: Journal of Non-Crystalline Solids 510 (2019), S. 42-50
ISSN: 0022-3093
DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.01.027
Lohbauer U., Belli R., Abdalla Alonso A., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
Effect of sintering parameters on phase evolution and strength of dental lithium silicate glass-ceramics
In: Dental Materials (2019)
ISSN: 0109-5641
DOI: 10.1016/j.dental.2019.07.002
Myszka B., Hurle K., Zheng K., Wolf S., Boccaccini AR.:
Mechanical improvement of calcium carbonate cements by: In situ HEMA polymerization during hardening
In: Journal of Materials Chemistry B 7 (2019), S. 3403-3411
ISSN: 2050-750X
DOI: 10.1039/c9tb00237e
Myszka B., Schüßler M., Hurle K., Demmert B., Detsch R., Boccaccini AR., Wolf S.:
Phase-specific bioactivity and altered Ostwald ripening pathways of calcium carbonate polymorphs in simulated body fluid
In: RSC Advances 9 (2019), S. 18232-18244
ISSN: 2046-2069
DOI: 10.1039/c9ra01473j
Weichhold J., Gbureck U., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
Setting mechanism of a CDHA forming α-TCP cement modified with sodium phytate for improved injectability
In: Materials 12 (2019), Art.Nr.: 2098
ISSN: 1996-1944
DOI: 10.3390/ma12132098

Hurle K., Weichhold J., Brueckner M., Gbureck U., Brueckner T., Götz-Neunhoeffer F.:
Hydration mechanism of a calcium phosphate cement modified with phytic acid
In: Acta Biomaterialia 80 (2018), S. 378-389
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2018.09.002

Hurle K., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
Hydration enthalpy of amorphous tricalcium phosphate resulting from partially amorphization of β-tricalcium phosphate
In: BioNanoMaterials 18 (2017), S. 429-440
ISSN: 2193-066X
DOI: 10.1515/bnm-2016-0016
Hurle K., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
Hydration mechanism of partially amorphized β-tricalcium phosphate
In: Acta Biomaterialia 54 (2017), S. 429-440
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2017.03.013
Toniolo N., Taveri G., Hurle K., Roether J., Ercole P., Dlouhy⁠ I., Boccaccini AR.:
Fly-ash-based geopolymers: How the addition of recycled glass or red mud waste influences the structural and mechanical properties
In: Journal of Ceramic Science and Technology 8 (2017), S. 411-419
ISSN: 2190-9385
DOI: 10.4416/JCST2017-00053

Hurle K., Christel T., Gbureck U., Moseke C., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
Reaction kinetics of dual setting α-tricalcium phosphate cements
In: Journal of Materials Science: Materials in Medicine 27 (2016), S. 1-13
ISSN: 0957-4530
DOI: 10.1007/s10856-015-5616-y

Hurle K., Neubauer J., Bohner M., Doebelin N., Götz-Neunhoeffer F., Götz-Neunhoeffer F.:
Calorimetry investigations of milled alpha-tricalcium phosphate (alpha-TCP) powders to determine the formation enthalpies of alpha-TCP and X-ray amorphous tricalcium phosphate
In: Acta Biomaterialia 2015 (2015)
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2015.05.026
Hurle K., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
Influence of Sr2+ on Calcium-Deficient Hydroxyapatite Formation Kinetics and Morphology in Partially Amorphized α-TCP
In: Journal of the American Ceramic Society 99 (2015), S. 1055-1063
ISSN: 1551-2916
DOI: 10.1111/jace.14005

Hurle K., Neubauer J., Bohner M., Döbelin N., Götz-Neunhoeffer F.:
Effect of amorphous phases during the hydraulic conversion of alpha-TCP into calcium-deficient hydroxyapatite
In: Acta Biomaterialia 10 (2014), S. 3931-3941
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2014.03.017

PD Dr. Katrin Hurle

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Forschungsschwerpunkte

Methoden

Projekte seit 2020

Wechselwirkungsmechanismen von medizinischen Wirkstoffen mit Calciumphosphatzementen für die Anwendung als pharmakologisch aktiver Knochenersatzstoff

3D-Druck von Li-Brushit/Seidenfibroin-Nanokompositen zur Knochenregeneration

Dentale Glaskeramiken im System SiO2 - Li2O - ZrO2 mit verbesserter Lebensdauer: Mechanismen der Kristallisation und Widerstand gegenüber langsamen Risswachstum

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